NAT功能的配置和實現(xiàn)

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2011級學(xué)生

計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)

課程設(shè)計報告書

課題名稱

NAT功能的配置與實現(xiàn)

姓名

學(xué)號

院系

專業(yè)班級

指導(dǎo)教師

2013年12月25日

目錄

一、設(shè)計目的及意義

-1-

二、實踐內(nèi)容

-2-

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本功能配置

-2-

2.2綜合設(shè)計

-2-

三、交換機的基本配置

-2-

3.1交換機的工作原理：

-2-

3.2虛擬局域網(wǎng)VLAN的原理與功能：

-2-

3.3交換機的基本配置舉例：

-2-

四、路由器的基本配置

-6-

4.1默認(rèn)路由的配置方法

-6-

4.2RIP協(xié)議的配置

-12-

4.3OSPF協(xié)議的配置

-16-

4.4NAT的配置

-21-

五、綜合網(wǎng)絡(luò)配置

-24-

六、總結(jié)與收獲

-30-

NAT功能的配置與實現(xiàn)

一、設(shè)計目的及意義

1.計算機網(wǎng)絡(luò)課程對于通信工程專業(yè)的重要性。

通信技術(shù)是以現(xiàn)代的聲，光，電技術(shù)為硬件基礎(chǔ)，輔以相應(yīng)軟件來達(dá)到信息交流目的。通信工程專業(yè)是信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速并極具活力的一個領(lǐng)域，尤其是數(shù)字移動通信、光纖通信、Internet網(wǎng)絡(luò)通信使人們在傳遞信息和獲得信息方面達(dá)到了前所未有的便捷程度。

計算機網(wǎng)絡(luò)就是由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構(gòu)成的集合體，是計算機發(fā)展和通信技術(shù)緊密結(jié)合并不斷發(fā)展的一門學(xué)科。它的理論發(fā)展和應(yīng)用水平直接反映了一個國家高新技術(shù)的發(fā)展水平，并是其現(xiàn)代化程度和綜合國力的重要標(biāo)志。在以信息化帶動工業(yè)化和工業(yè)化促進(jìn)信息化的進(jìn)程中，計算機網(wǎng)絡(luò)扮演了越來越重要的角色。它使信息采集，處理，貯存，傳輸和利用等五大自然信息功能通過現(xiàn)代可能基礎(chǔ)上形成的各種信息技術(shù)在全球人類社會這個更寬廣的空間綜合起來。

計算機網(wǎng)絡(luò)這門課程是通信工程專業(yè)中的一門重要課程，學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)這門課程里面的各項知識理論，關(guān)系著通信工程專業(yè)其他課程的學(xué)習(xí)。計算機網(wǎng)絡(luò)課程貫穿于整個通信工程專業(yè)知識。

2.此課程設(shè)計內(nèi)容，對于計算機網(wǎng)絡(luò)課程的意義。

通過此課程設(shè)計，能夠?qū)⒃谟嬎銠C網(wǎng)絡(luò)課程中所學(xué)的理論知識更好的用于實踐。將所學(xué)關(guān)于交換機的基本配置，路由器的基本配置包括靜態(tài)路由、RIP配置、OSPF配置、NAT配置等等，通過課程設(shè)計這樣的平臺更好的理解、運用和掌握。一方面學(xué)習(xí)了更多相關(guān)的知識，另一方面彌補理論中學(xué)習(xí)的不足。

二、實踐內(nèi)容

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本功能配置

按照要求，使用BosonNetsim軟件完成對交換機及路由器等設(shè)備的配置，使其實現(xiàn)特定的功能。內(nèi)容如下：

（1）交換機的基本配置

（2）路由器的基本配置

2.2綜合設(shè)計

在掌握設(shè)備基本配置方法的基礎(chǔ)上，按照要求，設(shè)計一個綜合的網(wǎng)絡(luò)，畫出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，對其中的設(shè)備進(jìn)行配置，在不斷調(diào)試的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反復(fù)測試，檢查網(wǎng)絡(luò)的連通性，使網(wǎng)絡(luò)能夠完成所要求的功能。

三、交換機的基本配置

3.1交換機的工作原理：

交換機根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機端口的映射，并將其寫入MAC地址表中。

交換機將數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址已建立的MAC地址表進(jìn)行比較，以決定由哪個端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

如數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，這一過程稱為泛洪。

廣播幀和組播幀向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2虛擬局域網(wǎng)VLAN的原理與功能：

原理：是指在交換局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)絡(luò)管理軟件構(gòu)建的可跨越不同網(wǎng)段、不同網(wǎng)絡(luò)的端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)。一個VLAN組成一個邏輯子網(wǎng)，即一個邏輯廣播域，它可以覆蓋多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，允許處于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)用戶加入到一個邏輯子網(wǎng)中。

功能：它在功能和操作上與傳統(tǒng)的LAN基本相同，可以提供一定范圍同內(nèi)終端系統(tǒng)的互聯(lián)和傳輸。

3.3交換機的基本配置舉例：

1、按圖1所示連接網(wǎng)絡(luò)；Catalyst2950交換機1臺；PC機4臺。

圖1

PC1連接在交換機的1#端口，PC2連接在3#端口，PC3連接在5#端口，PC4連接在7#端口。

2.配置PC機：PC1的IP地址：1；PC2的IP地址：2；PC3的IP地址：3；PC4的IP地址：4；子網(wǎng)掩碼均為。

3.配置交換機：設(shè)置交換機名為S1，管理IP為1，子網(wǎng)掩碼為。

用ping命令檢查交換機與各PC機的通訊情況。

4.在交換機上創(chuàng)建并劃分VLAN：按圖2所示劃分VLAN。

圖2

5檢查配置結(jié)果：

用show命令查看配置情況

用ping命令檢查PC機間的通訊情況，以及各PC機與交換機的通訊情況理解其中的原因。

原因：屬于不同的局域網(wǎng)就不能直接通信

四、路由器的基本配置

4.1默認(rèn)路由的配置方法

(1)按圖3所示連接網(wǎng)絡(luò)：Cisco路由器3臺；PC機4臺。

圖3

(2)先完成路由器的基本配置，包括路由器的名字、各接口的IP地址等；

路由器R1配置：

Route>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Route#configt/進(jìn)入全局模式/

Route(config)#hostnameR1/給路由器命名/

R1(config)#interfacee0/進(jìn)入路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R1(config-if)#noshutdown/激活路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R1(config-if)#ipaddress/配置以太網(wǎng)端口e0IP地址/

R1(config-if)#exit/返回上一級模式/

R1(config)#interfaces0/進(jìn)入串行端口s0/

R1(config-if)#noshutdown/激活串行端口s0/

R1(config-if)#clockrate64000/在DCE端配置時鐘頻率/

R1(config-if)#ipaddress/配置串口s0IP地址/

R1(config-if)#end/返回上一級模式/

路由器R2配置：

Route>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Route#configt/進(jìn)入全局模式/

Route(config)#hostnameR2/給路由器命名/

R2(config)#interfacee0/進(jìn)入路由器2以太網(wǎng)端口e0/

R2(config-if)#noshutdown/激活路由器2以太網(wǎng)端口e0/

R2(config-if)#ipaddress/配置串口s0IP地址/

R2(config-if)#exit/返回上一級模式/

R2(config)#interfaces0/進(jìn)入串行端口s0/

R2(config-if)#noshutdown/激活串行端口s0/

R2(config-if)#clockrate64000/在DCE端配置時鐘頻率/

R2(config-if)#ipaddress/配置串口s0IP地址/

R2(config-if)#exit/返回上一級模式/

R2(config)#interfaces1/進(jìn)入串行端口s1/

R2(config-if)#noshutdown/激活串行端口s1/

R2(config-if)#clockrate64000/在DCE端配置時鐘頻率/

R2(config-if)#ipaddress/配置串口s1IP地址/

R2(config-if)#end/返回上一級模式/

路由器R3配置：

Route>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Route#configt/進(jìn)入全局模式/

Route(config)#hostnameR3/給路由器命名/

R3(config)#interfacee0/進(jìn)入路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R3(config-if)#noshutdown/激活路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R3(config-if)#ipaddress/配置以太網(wǎng)端口e0IP地址/

R3(config-if)#exit/返回上一級模式/

R3(config)#interfacee1/進(jìn)入路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R3(config-if)#noshutdown/激活路由器1以太網(wǎng)端口e0/

R3(config-if)#ipaddress/配置以太網(wǎng)端口e0IP地址/

R3(config-if)#exit/返回上一級模式/

R3(config)#interfaces1/進(jìn)入串行端口s0/

R3(config-if)#noshutdown/激活串行端口s0/

R3(config-if)#clockrate64000/在DCE端配置時鐘頻率/

R3(config-if)#ipaddress/配置串口s0IP地址/

R3(config-if)#end/返回上一級模式/

(3)配置各PC機，包括IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)；

PC1：IP地址

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

PC2：IP地址

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

PC3：IP地址

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

PC4：IP地址

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

(4)在各路由器上用“showipinterfacebrief”命令查看路由器接口狀態(tài)，要求各已使用的接口狀態(tài)均為“UP”；

R1：

R2：

R3：

(5)在R2路由器上配置靜態(tài)路由，使它可以識別所有網(wǎng)絡(luò)；

R2#cont/進(jìn)入全局模式/

R2(config)#iproute/配置R2到R1的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R2(config)#iproute/配置R2到R3的靜態(tài)路由為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R2(config)#iproute/配置R2到R3的靜態(tài)路由為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R2(config)#end/返回上一級模式/

R2#showiproute/查看R2的路由表/

(6)在R1和R3路由器上分別配置默認(rèn)路由，默認(rèn)方向均為R2；

路由器R1配置：

R1#cont/進(jìn)入全局模式/

R1(config)#iproute/配置R1的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R1(config)#iproute/配置R1的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R1(config)#iproute/配置R1的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R1(config)#iproute/配置R1的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R1(config)#iproute/配置R1的默認(rèn)路由，為下一跳地址/

R1(config)#end/返回上一級模式/

R1#showiproute/查看R1的路由表/

路由器R3配置：

R3#cont/進(jìn)入全局模式/

R3(config)#iproute/配置R3的靜態(tài)路由，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R3(config)#iproute/配置R3的靜態(tài)路由為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R3(config)#iproute/配置R3的靜態(tài)路由為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，為下一跳地址/

R3(config)#iproute/配置R3的默認(rèn)路由，為下一跳地址/

R3(config)#end/返回上一級模式/

R3#showiproute/查看R3的路由表/

(7)用Ping命令測試各PC機，如果都能ping通，說明配置成功。

4.2RIP協(xié)議的配置

RIP協(xié)議的原理：

RIP協(xié)議是距離矢量路由選擇協(xié)議，它選擇路由的度量標(biāo)準(zhǔn)（metric)是跳數(shù)，最大跳數(shù)是15跳，如果大于15跳，它就會丟棄數(shù)據(jù)包。路由信息協(xié)議功能的實現(xiàn)是基于距離矢量的運算法則，這種運算法則在早期的網(wǎng)絡(luò)運算中就被采用。簡單來說，距離矢量的運算引入跳數(shù)值作為一個路由量度。每當(dāng)路徑中通過一個路由，路徑中的跳數(shù)值就會加1。這就意味著跳數(shù)值越大，路徑中經(jīng)過的路由器就有多，路徑也就越長。而路由信息協(xié)議就是通過路由間的信息交換，找到兩個目的路由之間跳數(shù)值最小的路徑。

RIP協(xié)議的特點：

(1)僅和相鄰路由器交換信息。如果兩個路由器之間的通信不需要經(jīng)過另一個路由器，那么這兩個路由器就是相鄰的。RIP協(xié)議規(guī)定，不相鄰的路由器不交換信息。

(2)路由器交換的信息時當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。也就是說，交換的信息時：“我到本自治系統(tǒng)中所有網(wǎng)絡(luò)的最短距離，以及到每個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)經(jīng)過的下一跳路由”。

(3)按固定的時間間隔交換路由信息，然后路由器根據(jù)收到的路由信息跟新路由表。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，路由器也及時向相鄰路由器通告拓?fù)渥兓蟮穆酚尚畔ⅰ?/p>

在圖3所示的拓?fù)鋱D上，進(jìn)行RIP協(xié)議的配置，.理解RIP協(xié)議的原理和特點。

在正確完成路由器的基本配置（包括路由器的名字、各接口的IP地址）和各PC機的基本配置（包括IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）后，在三臺路由器上分別配置RIP協(xié)議：

路由器R1配置：

R1#cont/進(jìn)入全局模式/

R1(config)#routerrip

//啟用rip協(xié)議//

R1(config-router)#network

//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),

R1(config-router)#network

此處分別為和//

R1(config-router)#exit

R1(config-router)#exit

R1#copyrunningstartup-config

路由器R2配置：

R2#cont/進(jìn)入全局模式/

R2(config)#routerrip

//啟用rip協(xié)議//

R2(config-router)#network//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),

R2(config-router)#network

此處分別為和//

R2(config-router)#network

R2(config-router)#exit

R2(config-router)#exit

R2#copyrunningstartup-config

路由器R3配置：

R3#cont//進(jìn)入全局模式//

R3(config)#routerrip

//啟用rip協(xié)議//

R3(config-router)#network

//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),

R3(config-router)#network此處分別為

R3(config-router)#network

和//

R3(config-router)#exit

R3(config-router)#exit

R3#copyrunningstartup-config

(6)在各路由器上用“showiproute”命令查看路由表；

R1：

R2：

R3:

(7)用Ping命令測試各PC機，如果都能ping通，說明配置成功。

4.3OSPF協(xié)議的配置

OSPF協(xié)議的原理：

OSPF路由協(xié)議

是一種典型的鏈路狀態(tài)（Link-state）的

路由協(xié)議

，一般用于同一個路由域內(nèi)。在這里，路由域是指一個

自治系統(tǒng)

（AutonomousSystem），即AS，它是指一組通過統(tǒng)一的路由政策或

路由協(xié)議

互相交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。在這個AS中，所有的OSPF路由器都維護(hù)一個相同的描述這個AS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中存放的是路由域中相應(yīng)鏈路的

狀態(tài)信息

，OSPF路由器正是通過這個數(shù)據(jù)庫計算出其OSPF

路由表

的。

OSPF協(xié)議的特點：

1.可適應(yīng)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)；

2.路由變化收斂速度快；

3.無路由自環(huán)；

4.支持變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)；

5.支持等值路由；

6.支持區(qū)域劃分；

7.提供路由分級管理；

8.支持驗證；

9.支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報文。

(1)按圖4所示連接網(wǎng)絡(luò)：Cisco路由器4臺；PC機2臺。

圖4

按照前邊實驗的方法，正確完成路由器的基本配置（包括路由器的名字、各接口的IP地址）和各PC機的基本配置（包括IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）后，在四臺路由器上分別配置OSPF協(xié)議

(2)在四臺路由器上分別配置OSPF協(xié)議；

路由器R1配置：

R1#cont/進(jìn)入全局模式/

R1（config）#routerospf100//啟用ospf協(xié)議//

R1(config-router)#network55area1

//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),子網(wǎng)掩碼的反碼，及區(qū)域//

R1(config-router)#network55area0

//此處分別為

和//

R1(config-router)#end

R1#copyrunstart

路由器R2配置：

R2#cont/進(jìn)入全局模式/

R2（config）#routerospf100//啟用ospf協(xié)議//R2(config-router)#network55area0//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),子網(wǎng)掩碼的反碼，及區(qū)域//

R2(config-router)#network55area2

//此處分別為

和//

R2(config-router)#end

R2#copyrunstart

路由器R3配置：

R3#cont/進(jìn)入全局模式/

R3（config）#routerospf100//啟用ospf協(xié)議//

R3(config-router)#network55area1//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),子網(wǎng)掩碼的反碼，及區(qū)域//

R3(config-router)#network55area1

//此處分別為

和//

R3(config-router)#end

R3#copyrunstart

路由器R4配置：

R4#cont/進(jìn)入全局模式/

R4（config）#routerospf100//啟用ospf協(xié)議//

R4(config-router)#network55area2//需要給出與本路由器直連的網(wǎng)絡(luò),子網(wǎng)掩碼的反碼，及區(qū)域//

R4(config-router)#network55area2

//此處分別為

和//

R4(config-router)#end

R4#copyrunstart

(3)在各路由器上用“showiproute”命令查看路由表；

R1：

R2：

R3：

R4：

(4)用Ping命令測試各PC機，如果都能ping通，說明配置成功。

4.4NAT的配置

理解NAT的作用：

內(nèi)網(wǎng)可以訪問外網(wǎng)，外網(wǎng)莫名IP不能訪問內(nèi)網(wǎng)，起保護(hù)作用，另外可以節(jié)約

公網(wǎng)IP

資源.

配置實例

（1）按圖5所示連接網(wǎng)絡(luò)：Cisco路由器2臺；Catalyst2950交換機1臺；PC機2臺。

圖5

(2)配置路由器的基本信息，包括路由器的名字、各接口的IP地址等；（外網(wǎng)為R2，內(nèi)網(wǎng)R1為具有NAT轉(zhuǎn)換功能的路由器。）在內(nèi)網(wǎng)路由器上配置靜態(tài)NAT，將內(nèi)網(wǎng)的IP地址1翻譯為0，將2翻譯為1；

路由器R1配置：

Route>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Route#cont/進(jìn)入全局模式/

Route(config)#hostnamer1/給路由器命名/

r1(config)#interfacee0

r1(config-if)#ipaddress

r1(config-if)#ipnatinside

//表明為內(nèi)部端口

r1(config-if)#noshut

r1(config-if)#exit

r1(config)#interfaces0

r1(config-if)#ipaddress

r1(config-if)#ipnatoutside

//表明為外部端口

r1(config-if)#clockrate64000

r1(config-if)#noshut

r1(config-if)#routerrip

r1(config-router)#network

r1(config-router)#network

r1(config-router)#exit

r1(config)#ipnatinsidesourcestatic10

//以下兩行為靜態(tài)NAT的設(shè)置

r1(config)#ipnatinsidesourcestatic21

r1(config)#exit

路由器R2配置：

Route>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Route#cont/進(jìn)入全局模式/

Route(config)#hostnameR2/給路由器命名/

R2(config)#interfaces0/進(jìn)入串行端口s0/

R2(config-if)#noshutdown/激活串行端口s0/

R2(config-if)#ipaddress/配置串口s0IP地址/

R2(config-if)#ipnatoutside

R2(config-if)#routerrip

R2(config-router)#network

R2(config-router)#exit

R2(config-if)#exit/返回上一級模式/

(3)配置交換

Switch>enable/進(jìn)入特權(quán)模式/

Switch#configt/進(jìn)入全局模式/

Switch(config)#hostnameS/給交換機命名/

S(config)#ipdefault-gateway/配置交換機的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)/

S(config)#interfacevlan1/交換機的端口默認(rèn)為VLAN1/

S(config-if)#ipaddress/配置交換機的管理IP/

S(config-if)#noshutdown/激活端口/

S(config-if)#end/返回上一級/

(3)配置PC機，包括IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)；

PC1：IP地址1

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

PC2：IP地址2

子網(wǎng)掩碼

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

(4)測試結(jié)果：在內(nèi)網(wǎng)的PC機上ping外網(wǎng)的路由器，在路由器r1上用“showipnattranslation”命令可以查看ping命令執(zhí)行時的NAT翻譯情況。

五、綜合網(wǎng)絡(luò)配置

掌握較復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交換機和路由器的配置問題。

1.按圖5所示連接網(wǎng)絡(luò)：Cisco路由器3臺；Catalyst2950交換機2臺；PC機3臺。

圖6

說明：路由器R2將內(nèi)網(wǎng)劃分為兩個子網(wǎng)、；路由器R1負(fù)責(zé)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)的連接，并實現(xiàn)NAT功能；R1與R3之間通過路